चंद्रमा हर साल पृथ्वी से लगभग 3.8 सेंटीमीटर दूर जा रहा है। वैज्ञानिक इस गति को ट्रैक करने के लिए पृथ्वी से चंद्रमा की सतह पर स्थापित परावर्तकों पर भेजे गए लेजर पल्स का उपयोग करते हैं। यह विधि पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी को असाधारण सटीकता के साथ मापने की अनुमति देती है।
इस प्रक्रिया की कुंजी चंद्र परावर्तक हैं - ऑप्टिकल उपकरण जो प्रकाश को आने की दिशा में वापस भेजते हैं। अपोलो-11, अपोलो-14 और अपोलो-15 मिशनों के अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा तीन सेट स्थापित किए गए थे। इसी तरह के उपकरण दो सोवियत मिशनों द्वारा भी भेजे गए थे: लूना-17 जिसमें रोवर लूनाखोड-1 था और लूना-21 जिसमें लूनाखोड-2 था।
प्रक्रिया सरल लगती है: एक जमीनी वेधशाला परावर्तक पर एक लेजर पल्स निर्देशित करती है। उपकरण प्रकाश का एक छोटा हिस्सा वापस भेजता है, जिसे फिर पृथ्वी पर दर्ज किया जाता है। शोधकर्ता प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी की गणना पल्स भेजने और लौटने के बीच के अंतराल को मापकर करते हैं। चूंकि प्रकाश की गति ज्ञात है, इसलिए उड़ान समय में सबसे छोटे विचलन चंद्रमा की स्थिति में परिवर्तन का संकेत देते हैं।
व्यावहारिक रूप से, यह कार्य बहुत जटिल है। औसतन, चंद्रमा पृथ्वी से लगभग 385 हजार किलोमीटर दूर है, और वायुमंडल से गुजरने पर लेजर बीम बिखर जाता है। केवल भेजा गया बहुत कम प्रकाश ही जमीनी उपकरणों तक पहुंचता है।
फिर भी, दशकों के अवलोकन चंद्रमा की गति को उच्च सटीकता के साथ ट्रैक करने की अनुमति देते हैं। परावर्तकों का उपयोग अभी भी पृथ्वी-चंद्रमा प्रणाली की गतिशीलता और गुरुत्वाकर्षण के अध्ययन में किया जाता है। लूनाखोड उपकरणों का भी एक दिलचस्प इतिहास है: दो सोवियत रोवरों पर स्थापित परावर्तक फ्रांस में बनाए गए थे और सोवियत मिशनों द्वारा चंद्रमा की सतह पर पहुंचाए गए थे। रोवर लूनाखोड-1, जो लंबे समय तक सटीक स्थान पर नहीं था, का पता 2010 में चला, जिससे उसके परावर्तक से लेजर माप फिर से संभव हो सके।
चंद्रमा का दूर जाना मुख्य रूप से पृथ्वी के महासागरों पर चंद्रमा के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण होने ज्वार से संबंधित है। चूंकि पृथ्वी चंद्रमा की कक्षा पूरी करने की तुलना में तेजी से घूमती है, इसलिए ज्वार का वितरण उपग्रह की स्थिति से थोड़ा आगे होता है। यह विन्यास पृथ्वी से चंद्रमा तक कोणीय संवेग के एक हिस्से के हस्तांतरण को बढ़ावा देता है - जो घूर्णी और कक्षीय गति से जुड़ा एक परिमाण है।
मूल रूप से, पृथ्वी अपनी घूर्णन गति का एक हिस्सा धीरे-धीरे खो रही है, और चंद्रमा बदले में कक्षीय ऊर्जा प्राप्त कर रहा है और थोड़ी अधिक दूर की कक्षा में है। आज देखा जाने वाला परिणाम प्रति वर्ष लगभग 3.8 सेंटीमीटर की औसत दूरी है। यह समझना महत्वपूर्ण है कि इसका मतलब यह नहीं है कि चंद्रमा बस पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को छोड़ रहा है; यह गुरुत्वाकर्षण द्वारा पृथ्वी से बंधा रहता है और कक्षा में घूमना जारी रखता है। परिवर्तन अत्यंत धीमी गति से होता है।
इसी तरह की प्रक्रिया दिन की अवधि को भी प्रभावित करती है। ज्वारीय घर्षण पृथ्वी के घूर्णन को धीमा करता है, जिससे दिनों की अवधि धीरे-धीरे बढ़ जाती है। ज्वार से जुड़ा योगदान प्रति शताब्दी लगभग 2.3-2.4 मिलीसेकंड का अनुमान है। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि सभी दिनों की ठीक इतनी अतिरिक्त अवधि है, क्योंकि पृथ्वी का घूर्णन वायुमंडल, महासागरों, ग्रह के कोर में परिवर्तनों के साथ-साथ बर्फ और पानी के वितरण सहित अन्य घटनाओं से भी प्रभावित होता है। रोजमर्रा की जिंदगी में यह अंतर अगोचर है, लेकिन समय और पृथ्वी के घूर्णन को मापने में सक्षम उपकरण इन मामूली उतार-चढ़ावों को दर्ज करते हैं। इस प्रकार, पचास साल पहले चंद्रमा पर स्थापित उपकरण का सेट वैज्ञानिकों को उस परिवर्तन को ट्रैक करने में मदद करना जारी रखता है जो पृथ्वी की प्राकृतिक घड़ी में भी धीरे-धीरे होता है।